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Theorem catcocl 13603
Description: Closure of a composition arrow. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jan-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
catcocl.b  |-  B  =  ( Base `  C
)
catcocl.h  |-  H  =  (  Hom  `  C
)
catcocl.o  |-  .x.  =  (comp `  C )
catcocl.c  |-  ( ph  ->  C  e.  Cat )
catcocl.x  |-  ( ph  ->  X  e.  B )
catcocl.y  |-  ( ph  ->  Y  e.  B )
catcocl.z  |-  ( ph  ->  Z  e.  B )
catcocl.f  |-  ( ph  ->  F  e.  ( X H Y ) )
catcocl.g  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
Assertion
Ref Expression
catcocl  |-  ( ph  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F )  e.  ( X H Z ) )

Proof of Theorem catcocl
Dummy variables  f 
g  v  w  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 catcocl.c . . . 4  |-  ( ph  ->  C  e.  Cat )
2 catcocl.b . . . . . 6  |-  B  =  ( Base `  C
)
3 catcocl.h . . . . . 6  |-  H  =  (  Hom  `  C
)
4 catcocl.o . . . . . 6  |-  .x.  =  (comp `  C )
52, 3, 4iscat 13590 . . . . 5  |-  ( C  e.  Cat  ->  ( C  e.  Cat  <->  A. x  e.  B  ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  (
y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) ) ) )
65ibi 232 . . . 4  |-  ( C  e.  Cat  ->  A. x  e.  B  ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  (
y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) ) )
71, 6syl 15 . . 3  |-  ( ph  ->  A. x  e.  B  ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  ( y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) ) )
8 simpl 443 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  ( g
( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
98ralimi 2631 . . . . . . . 8  |-  ( A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
109ralimi 2631 . . . . . . 7  |-  ( A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1110ralimi 2631 . . . . . 6  |-  ( A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1211ralimi 2631 . . . . 5  |-  ( A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) )  ->  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1312adantl 452 . . . 4  |-  ( ( E. g  e.  ( x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  ( y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) )  ->  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
1413ralimi 2631 . . 3  |-  ( A. x  e.  B  ( E. g  e.  (
x H x ) A. y  e.  B  ( A. f  e.  ( y H x ) ( g ( <.
y ,  x >.  .x.  x ) f )  =  f  /\  A. f  e.  ( x H y ) ( f ( <. x ,  x >.  .x.  y ) g )  =  f )  /\  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( ( g ( <. x ,  y
>.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  /\  A. w  e.  B  A. v  e.  ( z H w ) ( ( v ( <.
y ,  z >.  .x.  w ) g ) ( <. x ,  y
>.  .x.  w ) f )  =  ( v ( <. x ,  z
>.  .x.  w ) ( g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f ) ) ) )  ->  A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
157, 14syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z ) )
16 catcocl.x . . 3  |-  ( ph  ->  X  e.  B )
17 catcocl.y . . . . 5  |-  ( ph  ->  Y  e.  B )
1817adantr 451 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  =  X )  ->  Y  e.  B )
19 catcocl.z . . . . . 6  |-  ( ph  ->  Z  e.  B )
2019ad2antrr 706 . . . . 5  |-  ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  ->  Z  e.  B )
21 catcocl.f . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  F  e.  ( X H Y ) )
2221ad3antrrr 710 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  F  e.  ( X H Y ) )
23 simpllr 735 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  x  =  X )
24 simplr 731 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  y  =  Y )
2523, 24oveq12d 5892 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  (
x H y )  =  ( X H Y ) )
2622, 25eleqtrrd 2373 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  F  e.  ( x H y ) )
27 catcocl.g . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
2827ad3antrrr 710 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  G  e.  ( Y H Z ) )
29 simpr 447 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  z  =  Z )
3024, 29oveq12d 5892 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  (
y H z )  =  ( Y H Z ) )
3128, 30eleqtrrd 2373 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  G  e.  ( y H z ) )
3231adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  ->  G  e.  ( y H z ) )
33 simp-5r 745 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  x  =  X )
34 simp-4r 743 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  y  =  Y )
3533, 34opeq12d 3820 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  <. x ,  y >.  =  <. X ,  Y >. )
36 simpllr 735 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  z  =  Z )
3735, 36oveq12d 5892 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  ( <. x ,  y >.  .x.  z )  =  (
<. X ,  Y >.  .x. 
Z ) )
38 simpr 447 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  g  =  G )
39 simplr 731 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  f  =  F )
4037, 38, 39oveq123d 5895 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
g ( <. x ,  y >.  .x.  z
) f )  =  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F ) )
4133, 36oveq12d 5892 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
x H z )  =  ( X H Z ) )
4240, 41eleq12d 2364 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( ( (
ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  /\  g  =  G )  ->  (
( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  <->  ( G
( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4332, 42rspcdv 2900 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  /\  z  =  Z )  /\  f  =  F )  ->  ( A. g  e.  (
y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4426, 43rspcimdv 2898 . . . . 5  |-  ( ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y
)  /\  z  =  Z )  ->  ( A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4520, 44rspcimdv 2898 . . . 4  |-  ( ( ( ph  /\  x  =  X )  /\  y  =  Y )  ->  ( A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4618, 45rspcimdv 2898 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  =  X )  ->  ( A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  (
x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g ( <.
x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4716, 46rspcimdv 2898 . 2  |-  ( ph  ->  ( A. x  e.  B  A. y  e.  B  A. z  e.  B  A. f  e.  ( x H y ) A. g  e.  ( y H z ) ( g (
<. x ,  y >.  .x.  z ) f )  e.  ( x H z )  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x.  Z ) F )  e.  ( X H Z ) ) )
4815, 47mpd 14 1  |-  ( ph  ->  ( G ( <. X ,  Y >.  .x. 
Z ) F )  e.  ( X H Z ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696   A.wral 2556   E.wrex 2557   <.cop 3656   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   Basecbs 13164    Hom chom 13235  compcco 13236   Catccat 13582
This theorem is referenced by:  oppccatid  13638  ismon2  13653  isepi2  13660  sectco  13675  monsect  13697  issubc3  13739  fullsubc  13740  idfucl  13771  cofucl  13778  fthsect  13815  fthmon  13817  fuccocl  13854  invfuc  13864  coahom  13918  catcisolem  13954  xpccatid  13978  1stfcl  13987  2ndfcl  13988  prfcl  13993  evlfcllem  14011  evlfcl  14012  curf1cl  14018  curfcl  14022  hofcllem  14048  hofcl  14049  yon12  14055  hofpropd  14057  yonedalem4c  14067  yonedalem3b  14069
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-nul 4165
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-ral 2561  df-rex 2562  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3469  df-if 3579  df-sn 3659  df-pr 3660  df-op 3662  df-uni 3844  df-br 4040  df-iota 5235  df-fv 5279  df-ov 5877  df-cat 13586
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